快速充电

热门研究课题

能在1～5h内使蓄电池达到或接近完全充电状态的一种充电方法。常用于牵引用蓄电池需要在较短时间内恢复完全充电状态时的充电。蓄电池的正常充电耗时约10～20h，如何能快速充电而不损害蓄电池的性能和寿命，是人们关注的热门研究课题。

电路特点

1、输出电压设定好后(例如36V)，若被充电瓶极板脱落断开，造成某组电池不通，或出现短路，则电瓶端电压即降低或为零，这时充电器将无输出电流。2、若被充电瓶电压偏离设定电压，如设定电压为36V，误接24V、12V、6V电瓶等，充电器也无输出电流，若设定为24V误接为36V电瓶，由于充电器输出电压低于电瓶电压，因而也不能向电瓶充电。

2、充电器两输出端若短路时，由于充电器中可控硅SCR的触发电路不能工作，因而可控硅不导通，输出电流为零。

3、若使用时误将电瓶正负极接反，则可控硅触发电路反向截止，无触发信号，可控硅不导通，输出电流为零。

4、采用脉冲充电，有利于延长电瓶寿命。由于低压交流电经全波整流后是脉动直流，只有当其波峰电压大于电瓶电压时，可控硅才会导通，而当脉动直流电压处于波谷区时，可控硅反偏截止，停止向电瓶充电，因而流过电瓶的是脉动直流电。

5、快速充电，充满自停。由于刚开始充电时电瓶两端电压较低，因而充电电流较大。当电瓶即将充足时(36V电瓶端电压可达44V)，由于充电电压越来越接近脉动直流输出电压的波峰值，则充电电流也会越来越小，自动变为涓流充电。当电瓶两端电压被充到整流输出的波峰最大值时，充电过程停止。经试验，三节电动车蓄电池36V(12V/12Ah三节串联)，用该充电器只需几个小时即可充满。

6、电路简单、易于制作，几乎不用维护及维修。

电路原理

AC220V市电经变压器T1降压，经D1-D4全波整流后，供给充电电路工作。当输出端按正确极性接入设定的被充电瓶后，若整流输出脉动电压的每个半波峰值超过电瓶的输出电压，则可控硅SCR经Q的集电极电流触发导通，电流经可控硅给电瓶充电。脉动电压接近电瓶电压时，可控硅关断，停止充电。调节R4，可调节晶体管Q的导通电压，一般可将R4由大到小调整到Q导通能触发可控硅(导通)即可。图1：快速充电站图中发光管D5用作电源指示，而D6用作充电指示。

手机上要实现快充功能需要满足三要素，三者缺一不可。充电器、电池、charge IC。充电器需要满足足够的输出电流以及输出电压，因为充电器的走线有很大的寄生电阻，如果要实现较大的充电电流，充电器的带载输出电压需要较高

元件选择

电源变压器可用BK200型控制变压器，输出电压用36V挡，亦可用4090型200V环形变压器，选次级电压为22Vx2或20V×2挡串联使用。笔者使用的4090型环变，其次级电压为24Vx2、12Vx2、0-6-23V三组，若将其24Vx2挡串联(48V)，则输出电压太高，充电电流过大(给36V电动车蓄电池充电时，串上电流表测量平均充电电流约为1.5-1.8A，此为平均值，这时的峰值电流可达5-7A以上)，为降低变压器输出电压，将其余的12V×2和O-6V两组线圈顺向串接于初级线圈中，使次级输出电压降低为空载40V，满载(平均充电电流为1.2A时)为36V，可满足使用。由于4090型环形变压器市售价格仅为23元左右，可以降低制作成本，爱好者也可自行绕制变压器。

另外，电路中整流全桥D1－D4可选用8－10A方形全桥，中间有一圆形安装孔，可安装在铝板上以便散热。可控硅可用1OA/100V金封单向可控硅，将其同整流桥用螺母固定在同一散热铝板上。触发三极管Q的参数为Vceo≥60V，IM=1A，可选用2SB536、B564、B1008、B1015或2SA684、A720等管子。R6用作限流保护作用，若变压器次级输出电压合适，充电电流(平均值)不超过1.5A，该电阻亦可省去不用。

该充电器若用于其他电压的蓄电池充电(如24V、12V等)，则可选取变压器的次级输出电压分别为22V－26V、12V－14V等类型，同时适当减小R2和R5的阻值，也可用波段开关分别控制次级交流电压和阻值转换，使该充电器有更大的使用范围。

应用领域

电动车行业

2013年12月，爱朗电动车正式对外宣布成功发明出成熟的2小时快速充电技术并推向市场，让“2小时快速充电”成为现实。作为惠州第一电动车品牌，爱朗电动车独家引进比亚迪电动汽车动力系统技术，充电10多分钟即可行驶10公里，大大方便了人们的出行，从充电中解放出来、而且爱朗携手比亚迪研发出来的汽车专用动力电池寿命为普通电池的3倍，从此广大电动车主出行不再受限。至此，标志着中国的电动车行业进入2小时快速充电时代。

手机行业

手机快速充电主要分为三大类：VOOC闪充快速充电技术、高通Quick Charge 2.0快速充电技术、联发科Pump Express Plus快速充电技术。

快速充电技术：VOOC闪充

提高充电速度的方法有两个大方向：一是提高电压，二是提高电流。提高电压会增大充电过程中的发热量，加速电池老化并可能带来安全隐患，因此实际效果不佳。相比之下，提高电流则较为现实。VOOC闪充技术采用低电压高电流模式，保证了充电过程中的安全性。

VOOC闪充充电5分钟通话2小时，充电30分钟可以将手机的电量从0%充到 75%。

2016年2月23日，西班牙·巴塞罗那，OPPO在2016年世界移动通信大会（MWC 2016）上，展示了其最新的黑科技，主要包含快速充电和影像技术上的最新成果——OPPO VOOC超级闪充以及SmartSensor图像芯片防抖技术，OPPO VOOC超级闪充15分钟充满一部2500毫安的手机，充电5分钟,通话10小时。

快速充电技术：高通Quick Charge 2.0

高通 Quick Charge 2.0技术是Quick Charge 1.0的升级版本，采用了新的规范。通过同时加大电流与电压的方法来提高充电速度。

快速充电技术：联发科Pump Express Plus

联发科的快速充电新技术Pump Express内置于PMIC的电源管理集成电路。允许充电器根据电流决定充电所需的初始电压，由PMIC发出脉冲电流指令通过USB的Vbus传送给充电器，充电器依照这个指令调变输出电压，电压逐渐增加至高达5V达到最大充电电流。

最新发展

2020年10月9日新华网报道，中国科学技术大学季恒星教授研究组与美国加州大学洛杉矶分校、中国科学院化学研究所等机构合作，研制出一种新型黑磷复合材料，充电9分钟即可恢复约80%的电量，使兼具快速充电、高电荷容量、长寿命优点的锂离子电池成为可能。10月9日，国际权威学术期刊《科学》发表了这项成果。

实验室测量结果表明，电极片充电9分钟即可恢复约80%的电量，2000次循环后仍可保持90%的电荷容量。”中科院化学所研究员辛森介绍，如果能够实现这款材料的大规模生产，找到匹配的正极材料及其他辅助材料，并针对电芯结构、热管理和析锂防护等进行优化设计，将有望获得能量密度达每千克350瓦时并具备快速充电能力的锂离子电池。据了解，具备每千克350瓦时能量密度的锂离子电池，能使电动汽车的行驶里程接近1000公里。结合快速充电能力，将使电动汽车的用户体验大幅提升。

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